Foto del docente

Dario Braga

Professore ordinario

Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"

Settore scientifico disciplinare: CHIM/03 CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Direttore Istituto di Studi Avanzati

Presidente Istituto di Studi Superiori

Coordinatore del Corso di Dottorato in Nanoscienze per la medicina e per l'ambiente

Temi di ricerca

Parole chiave: co-cristalli molecolari e ionici principi attivi farmaceutici network di coordinazione semiconduttori organici transizioni stato solido cristallografia reazioni senza solventi ingegneria cristallina polimorfismo luminescenza in solido

The group is active along the following research lines
a) Molecular crystal polymorphism, investigation of crystallization and nucleation conditions of new polymorphic, co-crystals, and solvate forms of organic and inorganic molecular crystals. This research line includes some co-operative efforts and contracts with drug companies.
b) Design and preparation and characterization of hydrogen bonded hybrid inorganic-organometallic acid salts for application in solid fuel cell technology and investigation of the theoretical aspects of hydrogen bonding between and with ionic systems
c) Design, synthesis and characterization of organometallic building blocks for the preparation of superstructures based on heterometallic systems and for the engineering of network structures. The organometallic synthesis is carried out in Braga's prep lab.
d) Solvent-free reactions: here we explore both solid-gas reactions involving an organometallic solid substrate that reversibly absorbs and releases small molecules
e) Mechanochemically activated reactions between crystals or within crystals to form new crystalline materials or new molecular products in solvent-free conditions
f) Preparation of ionic and molecular co-crystals 
g) Preparation of supramolecular gels and investigation of their photochemical properties 
h) Synthesis and photochemical properties of clusters based on the CuI framework
i) Structural determination from powder diffraction data
l) Tuning of luminescence properties of organic solids via functionalization and co-crystallization 
m) Solid-state properties of organic seminductors

In 2005 Braga's Group launched a spinoff company (PolyCrystalLine, PCL s.r.l.) in the field of solid state chemistry and crystal polymorphism. The company is fully independent and employs several chemists from Braga's lab. PCL and Braga's research group now constitute a fully integrated knowledge-transfer system able to meet the demand of high tech research outsourcing from materials, chemical and pharmaceutical industries.

Le ricerche del gruppo coordinato dal prof. Dario Braga proseguiranno lungo le linee guida sviluppate negli anni recenti e delineate nella “descrizione sintetica”

TEMA 1. INTERCONVERSIONE DI POLIMORFI E SOLVATI TRAMITE METODI MECCANOCHIMICI. Ci proponiamo di studiare gli effetti dell'applicazione di uno stress meccanico su composti solidi, in particolare in molecole di cui è possibile ipotizzare forme tautomere. Lo stress meccanico non solo può portare alla formazione di nuovi polimorfi, ma anche alla formazione di un nuovo isomero. Questo studio è di particolare interesse in quanto la possibilità di avere diverse forme tautomeriche è presente in diversi principi attivi faurmaceutici (IPA) e  non sempre, con le ricristallizzazione da soluzione, è possibile isolare le diverse forme tautomere. Inoltre la stabilita' di un polimorfo durante il trattamento meccanico e' estremamente rilevante in campo applicativo (farmaci, pigmenti, etc)

TEMA 2. PREPARAZIONE MECCANOCHIMICA DI CO-CRISTALLI. I co-cristalli sono sistemi misti organico-organico, organico-inorganico ecc. che stanno attraendo grande interesse internazionale soprattutto per via della possibilità di includere nello stato solido le proprietà molecolari di più componenti e di sfruttarne le proprietà collettive. Esploreremo,  in  particolare, la preparazione sia da soluzione sia per via meccanochimica di classi di composti ibridi inorganici/organici, dove la parte inorganica è costituita da sali di metalli alcalini ed alcalino terrosi. In questo caso si ha competizione tra la rottura/formazione di legami idrogeno ed il potere di solvatazione della molecola organica. Sono stati ottenuti risultati interessanti  con l'acido barbiturico  e si pensa di estendere la ricerca a barbiturati anche di interesse farmaceutico. L'esatta caratterizzazione della interazione potrà richiedere l'utilizzo di tecniche spettroscopiche per lo stato solido quali lo SSNMR in collaborazione con l'Università di Torino

TEMA 3. PREPARAZIONE DI NETWORKS DI COORDINAZIONE DI CAMPIONI DI RAME(I) IODURO.  E' noto che il rame(I) può formare diverse geometrie di coordinazione alcuni esempi sono i dimeri, i tetrameri tipo cubano o “step”. Tipicamente questi cluster sono contraddistinti da una forte luminescenza e lunghi tempi di vita che li rendono interessanti per l'applicazione nei laser in stato solido o dispositivi elettroluminescenti, inoltre la coordinazione tetraedrica dei tetrameri cubani è favorevole alla formazione di archittetture aperte quali MOF con alto grado di porosità.  Fino ad oggi la maggior parte degli esempi riportati in letteratura di MOF porosi con rame(I)ioduro sono stati sintetizzati con  metodi solvotermali, mentre noi abbiamo già verificato che questo tipo di composti si può ottenere anche in condizioni molto più blande  ed inoltre la sintesi con metodi solvent-free permette di ottenere composti non ottenibili da soluzione. Utilizzeremo differenti tipi di leganti:  basi azotate bidentate sature e insature, trifenilfosfina.  Sarà esplorata anche la possibilità di ottenere network a leganti misti  utilizzando come precursori  complessi con il fosforo. La completa caratterizzazione dei nuovi composti permetterà di valutare le possibili transizioni di fase dovuta alla temperatura o all'esposizione a umidità o vapori di solventi, e le proprietà fotofisiche verrano srtudiate in collaborazione con la dott.ssa Ventura del ISOF-CNR, Bologna.

TEMA 4. POLIMORFI E SOLVATI: INTERCONVERSIONE E PROPRIETA' CORRELATE L'assorbimento ed il rilascio di solvente da parte di un cristallo molecolare può essere sfruttato per preparare nuovi materiali cristallini: per esempio è spesso più semplice ottenere un materiale cristallino completamente anidro per disidratazione di un solvato (un idrato) che per cristallizzazione da soluzione. Inoltre, il solvente può essere scambiato in cristalli che conservano complessivamente la loro struttura anche dopo la rimozione del solvente. Polimorfi cristallini e solvati possono mostrare differenze significative nelle proprieta' fisiche e chimiche. Una classe particolarmente interessante di composti, che sarà studiata in dettaglio se questo progetto sarà finanziato, è quella dei sali acidi dei complessi di cationi dei metalli alcalini con eteri corona. I risultati fin qui ottenuti indicano che la macinazione del corona con sali del tipo Mm(HhXOo)x (M = Na+, K+, Rb+, Cs+, NH4+, X = Si, Se, P etc) dà luogo alla formazione di composti idrati, che possono facilmente essere disidratati mediante trattamenti termici. Una varietà di complessi è stata preparata utilizzando 18-corona[6], 15-corona[5] e il 12-corona[4]. Abbiamo in programma di espandere gli studi di questa classe di composti a nuovi complessi, variando l'etere corona o il catione (ad es. metalli di transizione) o l'anione, quali, ad esempio, lo ione diidrogenofosfato o lo ione idrogenoseleniato. Vogliamo in tal modo verificare la possibilità di modulare il processo di desolvatazione e la temperatura di interconversione.

TEMA 5. SINTESI DI NUOVI LEGANTI ORGANICI DA IMPIEGARE NELLA COSTRUZIONE DI NETWORKS SOLIDI. Si intende preparare nuovi leganti organici contenenti una o più funzioni in grado di formare legami a idrogeno, e utilizzarli per la costruzione di networks di coordinazione e di networks formati da sali o cocristalli molecolari. Risultati preliminari con leganti basati sulla formazione del legame urea sono stati molto incoraggianti e verranno approfonditi. Tali molecole possiedono gruppi (anelli piridinici o fenantrolinici) capaci di coordinare ioni metallici e siti in grado di formare le tipiche interazioni di legame idrogeno che si riscontrano nelle strutture cristalline contenenti la funzione urea (possibilità di interazione legante-legante). L'isolamento dei nuovi leganti consentirà di proseguire nella preparazione e caratterizzazione di nuovi complessi con ioni di metalli di transizione spostando l'attenzione verso i network di coordinazione. Si studierà inoltre l'effetto templante di composti organometallici a sandwich sulla forma e dimensione di networks a canali che siano allo stesso tempo sali o cocristalli molecolari.

TEMA 6. Modificazione delle proprietà luminescenti (fluorescenza e fosforescenza in solido) di solidi organici tramite funzionalizzazione e co-cristallizzazione, per possibili applicazioni nel campo dei sistemi fotovoltaici e dei pigmenti organici. Il progetto è in collaborazione con la dr.ssa Ventura dell'ISOF-CNR Bologna.

TEMA 7. Progettazione e sintesi di cristalli di semiconduttori organici da utilizzare come sensori di raggi X. I metodi dell'ingegneria cristallina sono in questo caso essenziali alla costruzione di precisi arrangiamenti molecolari (motivi di pi-stacking). Il progetto è in collaborazione con la prof.ssa Fraboni del Dipartimento di Fisica.

TEMA 8. Studio dei processi di crescita di cristalli molecolari, e individuazione di additivi, tecniche, condizioni per una modificazione della morfologia e/o della dimensione di cristalli e co-cristalli organici o ibridi.

TEMA 9. Sintesi e caratterizzazione di co-cristalli ionici come sistemi per il miglioramento di proprietà chimico-fisiche (proprietà termiche, solubilità, forma cristallina, morfologia, ecc.) di principi attivi nel campo farmaceutico e agrochimico.

Ultimi avvisi

Al momento non sono presenti avvisi.